[發明專利]含氟陽離子交換膜用增強網布及其應用

有效

• 申請號: 200910231441.1
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101780376A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 王婧;張永明;張恒;趙寬
• 申請（專利權）人: 山東東岳高分子材料有限公司
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D71/32;C08J5/22
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種含氟陽離子交換膜用增強網布及其應用，更具體的說是對含氟離子交換 膜中增強網布的改性達到增強含氟陽離子交換膜的性能，屬于離子膜技術領域。

背景技術

由于采用離子交換樹脂制備而成離子膜膜體本身比較脆，安裝和使用過程中由于彎折、 拉伸、震動、流體沖擊等外部作用容易造成離子膜破損。通常，采用多孔網布或多孔膜對離 子膜進行增強，如U.S.P.No?4324606、U.S.P.No4477321和U.S.P.No4943817A等專利 所述。

但是，由于常用的增強材料不具有離子透過性，會阻擋離子的滲透性能，從而增高膜阻。 為了降低增強網對離子膜的負面影響，研究工作集中于降低增強網的編織密度和絲徑，從而 增加增強網的開孔率，降低阻擋面積。但由于當增強網的絲徑過低時，增強效果會顯著降低， 編織密度太低則會導致網布形變，因此，為了兼顧增強效果和保持網布的規整性，離子膜的 增強網中開始引入犧牲纖維。美國專利U.S.P.No?20020034904A1、U.S.P.No?4552631A、 U.S.P.No4072793A和U.S.P.No4964960A以及日本專利JP-A-61-7338和JP-A-64-55393 都介紹了一種帶有犧牲纖維的增強網增強的復合離子膜，犧牲纖維的存在降低了增強網的變 形量，而且犧牲纖維溶除后大大降低了離子膜體內不具有離子交換性能材料的含量，從而降 低膜阻和槽壓。

然而，犧牲纖維的引入也帶來了一系列弊端，即：犧牲纖維溶除后留下的細微通道會導 致電槽緊固松弛、陽極液滲漏；另外，犧牲纖維溶除后，剩余主體纖維的間距較大，陰陽極 網會直接擠壓膜體，而膜體本身由于存在細微通道導致耐壓、耐折、耐撕裂性能降低，離子 膜極易受損。

為了降低犧牲纖維的負面作用，專利U.S.P.No?2002034904A1、CN1065496A分別從網 布的編織方法、犧牲纖維的排布、以及網布的嵌入深度等方面盡可能做以改善。但是，犧牲 纖維存在時網布所采用的平織方法，使得產品離子膜中剩余主體纖維網間必然存在犧牲纖維 溶除后所遺留的低強區，造成此類離子膜的機械強度和使用壽命受限。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種含氟陽離子交換膜用增強網布及其應用，它通過 對網布編織工藝的改進，降低網格布對于膜體的阻擋面積，在提高陽離子交換膜機械強度的 同時提高了的電學性能。該膜應用于氯堿行業和燃料電池行業均體現出十分優異的綜合性 能。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案如下：

一種含氟陽離子交換膜用增強網布，由經紗和緯紗編織構成，其特征在于，經紗和/或 緯紗由含氟聚合物纖維和可水解聚合物纖維組成。

所述的緯紗由含氟聚合物纖維組成，經紗由含氟聚合物纖維和可水解聚合物纖維組成。

所述的經紗由一根含氟聚合物纖維和一根可水解聚合物纖維組成，經紗的兩根纖維在相 鄰兩根緯紗之間扭絞兩次。該編織結構大大降低了紗線之間的滑移，從而減小了網布在收、 放卷過程中及熱復合過程中的變形率；同時，保證了水解處理后其中一根經紗溶除，剩余的 經紗可與緯紗之間形成1上1下松平織結構。松平織結構是指原交織型網布復合進入樹脂基 膜中后，經水解處理，其中一根采用可水解聚合物纖維制作的經紗會被溶除，剩余的另一根 由含氟聚合物纖維制作的經紗由于失去了可水解聚合物經紗的扭絞，而處于放松狀態，從而 使得聚合物基膜在轉型處理過程中可以自由膨脹，不會因網布的膨脹率低于聚合物基膜的膨 脹率而出現鼓泡、變形等現象。

所述經紗和緯紗的編織結構為交織型，編織密度為4-40格/cm，優選6-20格/cm。編織 密度低于4格/cm，網布的增強作用不明顯；編織密度高于40格/cm，網布的開孔率過低， 會導致膜阻急劇增加。

所述的含氟聚合物纖維，選自聚四氟乙烯纖維、PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基 醚共聚物)纖維、聚全氟乙丙烯纖維或聚全氟丙基乙烯基醚纖維中的一種或幾種，優選聚 四氟乙烯纖維。

所述的含氟聚合物纖維，可以采用圓絲、也可以采用扁絲，優選圓絲。因為，圓絲進入 離子交換樹脂基膜后產生的陰影面積均一，均為圓絲在直徑寬度上的投影；而同樣旦數的扁 絲，進入離子交換樹脂基膜后造成的陰影面積多數為扁絲長軸寬度上的投影，導致投影寬度 增加。

所述的含氟聚合物纖維細度為40-250d，優選70-160d。在保證纖維強度足夠的前提下， 盡可能降低纖維的細度。